Стратификация атмосферы и вертикальное равновесие для насыщенного
воздуха
Допустим теперь, что частица воздуха, движущаяся по вертикали
вследствие разности температур Ti - Та, насыщена, т. е. содержит
водяной пар в состоянии насыщения. Нужно при этом помнить, что
частица, движущаяся вниз, может сохранять состояние насыщения только
в том случае, если в ней есть жидкие или твердые продукты
конденсации - взвешенные капли или кристаллы. В противном случае
адиабатическое повышение температуры при нисходящем движении сразу
же ликвидирует состояние насыщения.
Так же как и в случае сухого воздуха, для сохранения конвекции
нужно, чтобы первоначальная разность температур Ti - Та не
изменялась. Но насыщенный воздух адиабатически изменяет свою
температуру при вертикальном смещении не на 1 °С на каждые 100 м, а
только на несколько десятых долей градуса в зависимости от
температуры и давления. Поэтому сохранение разности температур
возможно лишь в том случае, если и вертикальный градиент температуры
в атмосферном столбе равен влажноадиабатическому градиенту уа'.
Если вертикальные градиенты температуры в атмосфере больше
влажноадиабатических для данных значений давления и температуры
(у>уа')> то говорят, что стратификация атмосферы неустойчива по
отношению к насыщенному воздуху или, короче, что она
влажнонеустойчива; для сухого воздуха она при этом может быть
устойчивой. При такой стратификации разность температур Ti - Та
будет расти; следовательно, будет возрастать ускорение конвекции и
конвекция будет развиваться. При вертикальных градиентах, меньших
влажноадиабатических (у<уа), имеется стратификация, устойчивая для
насыщенного воздуха, т. е. не поддерживающая конвекцию в нем (влажноустойчивая).
Наконец, в рассмотренном выше случае, когда вертикальные градиенты в
атмосферном столбе в точности равны влажноадиабатическим (у=У</).
стратификация будет безразличной для насыщенного воздуха.
2. Так же как и для сухого воздуха, можно говорить об устойчивом,
безразличном и неустойчивом равновесии атмосферы для насыщенного
воздуха. При влажноадиабатическом вертикальном градиенте температуры
частица насыщенного воздуха, выведенная из первоначального положения
равновесия, на любом новом уровне будет иметь ту же температуру, что
и окружающий воздух, т. е. снова окажется в состоянии равновесия.
Таким образом, при Y~Ya' мы будем иметь безразличное равновесие для
насыщенного воздуха.
При у<уа частица, выведенная из начального состояния равновесия,
получит разность температур, которая заставит ее, после того как она
будет предоставлена самой себе, вернуться в начальное положение; это
будет устойчивое равновесие для насыщенного воздуха.
Наконец, при у>уа' частица, выведенная из начального положения
равновесия, получит такую разность температур с окружающим воздухом,
которая заставит ее продолжать удаляться от начального уровня; это
будет неустойчивое равновесие для насыщенного воздуха.
3. Если на аэрологической диаграмме (см. рис. 33) кривая
стратификации наклонена к оси температур больше, чем влажные
адиабаты, то стратификация влажнонеустойчивая. Если она наклонена к
оси температур меньше, чем влажные адиабаты, то стратификация
влажноустойчивая. Наконец, при совпадении кривой стратификации с
влажной адиабатой Стратификация влажнобезразличная.
